一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法，属于散热涂料领域。所述的水性石墨烯散热涂料按质量份数计包括如下原料：基体树脂20

【技术实现步骤摘要】
一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及散热涂料
，更具体的说是涉及一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]散热涂料技术既不改变器件原本的结构，又能通过增强器件红外辐射增强器件热辐射能力，加强器件与外部的热交换，是一种易行有效的电子器件散热方法。一般的散热涂料主要以聚合物为基材，在此基础上加入一些导热性能较好的金属、金属氧化物及金属氮化物填料，如金、铜、铝、氧化铝、氮化硼等，但是其散热性能不佳，且硬度、附着力、耐候性等均达不到要求。
[0003]石墨烯，是碳以sp2杂化形成的具有六元环状结构的二维片状材料，纯的无缺陷的石墨烯导热系数高达5300W/(m
·
K)，且力学性能与耐腐蚀性能优异。但遗憾的是，石墨烯表面存在或至少存在数个纳米级别的孔洞，这严重影响了其导热系数，以石墨烯为填料的散热涂料的散热性能始终得不到理想的效果。因此，需要对石墨烯进行改性，填补石墨烯的表面缺陷，从而达到理想的散热效果。
[0004]专利CN115558327A提供了一种通过球形纳米金属氧化物嵌入氧化石墨烯片层结构共轭区中对其进行改性，用于制备石墨烯散热涂料的方法，但是其中通过物理作用将宏观颗粒吸附于氧化石墨烯上，表面作用力小，容易发生脱落。
[0005]因此，如何增强金属氧化物和石墨烯的表面作用力，提升石墨烯散热涂料的散热效果是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种通过原位生长金属氧化物导热粒子改性石墨烯制备水性散热涂料的方法，原位生长的导热粒子能填补石墨烯的表面缺陷，改善石墨烯散热涂料的散热性能，从而提高电子器件的红外辐射系数，加强了器件与外部环境的热交换能力，另外还能提升器件的耐腐蚀性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种水性石墨烯散热涂料，按质量份数计包括如下原料：基体树脂20
‑
25份、改性石墨烯1
‑
3份、碳纳米管1
‑
4份、氮化硼1
‑
3份、固化树脂5
‑
9份、水50
‑
55份。
[0009]所述基体树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂的至少一种；所述固化树脂为氨基树脂、聚酯树脂的至少一种。
[0010]所述改性石墨烯的制备步骤如下：
[0011]S1，将水和石墨烯加至反应器中，加热、搅拌，加入稀盐酸调节pH得到溶液A；
[0012]S2，将氯盐溶液缓慢加入至溶液A中，并加入NaOH溶液调节，维持pH不变，氯盐溶液添加完成后，反应1
‑
2h，得溶液B；
[0013]S3，将溶液B过滤，然后经冲洗、干燥、煅烧，即得到改性石墨烯。
[0014]步骤S1中所述石墨烯用量为200
‑
400g，水和石墨烯的质量比为4:1
‑
3:2，石墨烯的直径为直径20
‑
30μm；所述加热温度为78
‑
85℃，搅拌速度为500
‑
600rpm。
[0015]其有益效果在于：水解反应是吸热反应，S1步骤中将溶液体系加热有利于S2步骤中相应氧化物的生成，但是温度过高会导致水分挥发过快，水分挥发会影响搅拌和溶液体系的pH值，因此选用了78
‑
85℃。
[0016]步骤S1中所述稀盐酸浓度为1
‑
2mol/L，所述pH调节范围为1.5
‑
5。
[0017]其有益效果在于：如果pH过高，会导致生成的金属氧化物不能包覆至石墨烯的表面，而是形成游离的金属氧化物颗粒，形成的颗粒会成为一个新的包覆母体，被之后形成的金属氧化物颗粒包覆，造成不良影响。反之，如果pH过低，会造成金属氧化物颗粒生成较慢，增加反应的时间。
[0018]步骤S2中所述氯盐为氯化钛、氯化锌、氯化锡中任意一种或其组合。
[0019]步骤S2中所述步骤氯盐溶液浓度为1
‑
3mol/L，用量为100
‑
300ml，加入的速度为0.8
‑
3ml/min，所述NaOH溶液浓度为4
‑
5mol/L。
[0020]其有益效果在于：如果加入速度过快或者金属氯盐浓度过高，同样会导致生成游离的金属氧化物颗粒生成，造成不良影响。反之，如果滴加速度过慢或者金属氯盐浓度过低，则会增加反应时间。
[0021]步骤S3中所述冲洗为去离子水冲洗，所述干燥温度为100
‑
120℃，时间为8
‑
10h，所述煅烧温度为450
‑
500℃，时间为1
‑
2h。
[0022]步骤S3中所述改性石墨烯的金属氧化物导热粒子包覆厚度为20
‑
40nm。
[0023]其有益效果在于：本专利技术石墨烯表面的包覆率较低，包覆层较薄，既能够填补石墨烯的孔洞增强其导热能力，又不会影响或者说很少程度能影响石墨烯自身优秀的散热能力。
[0024]本申请的目的还在于提供一种水性石墨烯散热涂料的制备方法，具体步骤如下：按质量份数比例称量原料，研磨1
‑
2h即得所述水性石墨烯散热涂料。
[0025]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0026]利用原位生长在石墨烯表面形成微观金属氧化物导热粒子的包覆，当一个微粒包覆至石墨烯表面后，其它微粒会以其为中心向四方进行生长，其不仅能对石墨烯形成包覆，还能填补石墨烯间的孔洞，进而提高了其导热性能。
[0027]而且，原位生长的粒子较宏观颗粒的粒径小，包覆效果较宏观颗粒更紧凑，吸附在石墨烯表面的作用力较强，不易发生脱落，还能一定程度提高石墨烯的比表面积。
[0028]将改性石墨烯应用于散热涂料后，能增加涂料的散热性能，提高电子器件的红外辐射系数，加强器件与外部环境的热交换能力，降低器件使用时的内部温度，进而延长器件的使用寿命，同时还能一定程度的增强器件的耐腐蚀性。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]石墨烯的改性：
[0032]将200g直径20
‑
30μm的石墨烯和800g水添加至容器中，加热至78℃，以500rpm转速搅拌，并加入1mol/L稀盐酸调节pH值为1.7，得到溶液A；通过蠕动泵将300ml浓度为1mol/L的TiCl4缓慢加入溶液A中，加入速度为1ml/min，并通过5mol/L NaOH调节pH，维持pH不变，滴加完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性石墨烯散热涂料，其特征在于，按质量份数计包括如下原料：基体树脂20
‑
25份、改性石墨烯1
‑
3份、碳纳米管1
‑
4份、氮化硼1
‑
3份、固化树脂5
‑
9份、水50
‑
55份。2.根据权利要求1所述一种水性石墨烯散热涂料，其特征在于，所述基体树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂的至少一种；所述固化树脂为氨基树脂、聚酯树脂的至少一种。3.根据权利要求1所述一种水性石墨烯散热涂料，其特征在于，所述改性石墨烯的制备步骤如下：S1，将水和石墨烯加至反应器中，加热、搅拌，加入稀盐酸调节pH，得到溶液A；S2，将氯盐溶液缓慢加入至溶液A中，并加入NaOH溶液调节，以维持pH不变，氯盐溶液添加完成后，反应1
‑
2h，得溶液B；S3，将溶液B过滤，然后经冲洗、干燥、煅烧，即得到改性石墨烯。4.根据权利要求3所述一种水性石墨烯散热涂料，其特征在于，步骤S1中所述石墨烯用量为200
‑
400g，水和石墨烯的质量比为4:1
‑
3:2，石墨烯的直径为20
‑
30μm；所述的加热温度为78
‑
85℃，搅拌速度为500
‑
600rpm。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王相刚，
申请(专利权)人：广东烯谷碳源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：